JPH0351673B2 - - Google Patents
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- JPH0351673B2 JPH0351673B2 JP60173940A JP17394085A JPH0351673B2 JP H0351673 B2 JPH0351673 B2 JP H0351673B2 JP 60173940 A JP60173940 A JP 60173940A JP 17394085 A JP17394085 A JP 17394085A JP H0351673 B2 JPH0351673 B2 JP H0351673B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- crucible
- magnetic field
- melt
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、引上げ法によるSiやGaAsなどの半
導体あるいは無機化合物などの単結晶の製造方法
およびその装置に関する。 〔従来の技術〕 引上げ法はチヨクラルスキー法とも言われ、大
径の単結晶インゴツトが得やすいなどの利点があ
るためSiやGaAsなどの単結晶の製造に実用され
ている。しかしながら、酸素不純物濃度が高いこ
と、ストリエーシヨンと呼ばれる縞状の欠陥（成
長縞）が発生するなどの欠点があつた。 これらの欠点を解決するため、例えば特公昭58
−50953では、ルツボ中の溶融Siに静磁場を印加
し、該溶融Siの流動を抑制することが提案されて
いる。Si中の酸素の固液平衡分配係数は1.25と１
より大きいので、引上げ中の単結晶と接するSi融
液の酸素濃度は、第２図に示すように母液相の濃
度より低くなる。従つて、溶融Siの流動を抑制す
ることにより、母液相から、固／液界面に運ばれ
る酸素の量を減らせば、単結晶中の酸素濃度が減
少する。さらに、溶融Siの流動を抑制するとルツ
ボに使用するSiO2から溶融Siへの酸素の溶出も
減少する。以上、２つの効果により単結晶インゴ
ツト中の酸素濃度が減少すると考えられている。 一方、特開昭59−131597においては、GaAs単
結晶をチヨクラルスキー法で製造する際、静磁場
を印加することにより成長縞の無い高品質の結晶
を得ている。 さらに、特開昭55−10405ではSi融液に回転磁
界を与え、該Si融液を回転することが提案されて
いる。 Japanese Journal of Appied Physics、vol
19（1980）p.p.L−33〜36に発表された実験結果に
よると、単結晶インゴツトを、上記Si融液の回転
と同一方向に回転すると酸素濃度は減少し、さら
にルツボをもSi融液の回転と同一方向に回転する
と一層酸素濃度が減少する。単結晶インゴツトと
ルツボの回転方向と同一方向にSi融液を回転させ
ると、Si融液が、単結晶インゴツトとルツボに対
し、相対的に静止していることになるため、静磁
場印加法と同様の効果が得られるものと考えられ
る。 さて、チヨクラルスキー法においては、単結晶
インゴツトを回転しながら引上げる。この目的の
１つは、該インゴツト水平面内のドーピング元素
濃度を均一にすることである。第２図に示すよう
に、ＰやＢなどのドーピング元素は固液分配係数
が１より小さいため、酸素とは逆に固／液界面の
濃度が母液相濃度より高くなる。このＰやＢの
固／液界面濃度は、凝固に伴う排出速度と母液相
への拡散速度のかねあいで決まる。 結晶を回転しない場合には、第３図に示すよう
な熱対流１０が発生し、この洗浄効果により拡散
が促進され、結晶側面近くは中心部に比べてＰや
Ｂの界面の濃度が低くなる。単結晶インゴツトを
回転すると第４図に示すように結晶中心部にSi融
液の上昇流（強制対流１１）を生じ中心部でのＰ
やＢの濃度を端部のそれと同程度にする効果があ
る。それ故、結晶回転による強制対流によりイン
ゴツト水平面内のドーピング元素濃度が均一化す
る効果がある。 SiやGaAs融液に静磁場を印加すると熱対流１
１のみでなく、上記のように有用な働きをする強
制対流をも抑制する。また、回転磁場によりSi融
液をSi融液と同方向に回転させる場合も第４図に
示す強制対流は弱められる。この結果、静磁場や
回転磁場を印加すると、インゴツト面内のドーピ
ング元素濃度の分布が不均一性を増大するという
欠点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、単結晶面内のドーピング元素や不純
物元素などの不均一などの弊害をもたらすことな
く、またルツボ材のSiO2からSi融液中へ酸素が
溶出するのを低減することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、結晶回転による強制対流を減ず
ることなく、熱対流のみを防止する方法につき
種々検討した結果、本発明を知見するに至つた。 本発明は、ルツボ内融液に下向きの進行磁場を
印加することにより該融液内の熱対流を防止し、
これによつてルツボ材の溶出を低減するものであ
つて、溶融物質から引上げ法にて単結晶を製造す
る方法において、収容容器内のルツボ側壁近傍の
溶融物質に下向きの進行磁場を印加しながら種結
晶を引上げることにより結晶成長を行うことを特
徴とする。 また本発明の装置は上記方法の実施のために専
ら用いる装置であつて、 (a) 加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶引
上げ用容器、 (b) 該容器の側壁の外周を取囲んで設けられ容器
内の溶融物質に下向きの進行磁場を印加する手
段、 を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置であ
る。 進行磁場を印加する手段は、溶融物質収納容器
の側壁を取囲む電磁石と、これに低周波交流電流
を供給する装置とから成る。 〔作用〕 電導性の液体に進行磁場を印加すると、誘起電
流と磁場との相互作用により該液体に流動の駆動
力を与えることができ、この原理は、流体輸送用
の電磁ポンプなどに用いられている。この際、電
流が誘起される範囲すなわち、浸透深さδは次式
で表わされる。 δ＝（１／πfμσ）1/2 ……(1) ここに、μ：透磁率 σ：電導率 である。 上記進行磁場の振動数ｆが増大するにつれて浸
透深さδは減少する。 従つて、目的に応じて適切な振動数を選択する
ことにより浸透深さδ、言い換えると流動の駆動
力の及ぶ範囲を変えることができる。 第１図は本発明の装置の構成を示したものであ
り、ルツボ３の側壁を取囲むように、チエンバ外
壁２の外側に進行磁場発生用の電磁石１を設置す
る。この電磁石１は立設円筒形として、ルツボ内
Si融液４に軸対称の進行磁場を与える。 ルツボ３内のSi融液は、ヒータ６によりルツボ
３を介して熱せられているために、ルツボ側壁近
傍のSi融液の温度が内部より高くなり、この温度
差による浮力により第３図、第４図に示す熱対流
１０が発生する。本発明は進行磁場により、ルツ
ボ側壁近傍のSi融液に、上記浮力に抗する下向き
の力を与えることにより熱対流１０を抑止する。 〔実施例〕 次に本発明の実施例につき詳しく説明する。 実施例 １ 第１図に示す装置を用いてSi単結晶の引上げを
行つた。この装置はルツボ３内にSi融液４を収納
し、この融液から単結晶５を引上げる。ルツボ３
の外周にヒータ６、その外周に熱シールド７を備
え、これらはチエンバ外壁２で被覆されている。
このチエンバ外壁２の外周に、ルツボ３の側壁の
周囲を取囲むように電磁石１が設けられる。電磁
石１には図示しない低周波発振装置から進行磁場
を発生する交流電流が供給される。 本発明の実施例においては、ルツボ内融液に、
ルツボ側壁部で磁場強度100ガウス、周波数100Hz
の下向きの進行磁場を印加した。また、比較例に
おいては、同装置を用い、磁場印加をせずに引上
げを行つた。実施例、比較例共に、結晶およびル
ツボの回転数はそれぞれ20rpmおよび10rpm逆向
きとした。 単結晶インゴツトの頭部付近から切り出して製
造したSiウエハにつき、実施例と比較例の特性比
較を行つた。その結果を第１表に示す。 実施例は、比較例に比べ酸素濃度が約１／４に
減少した。これは、熱対流の抑制により、ルツボ
材のシリカからの酸素の溶出が減少した効果と考
えられる。一方、実施例と比較例でウエハ面内の
抵抗値ばらつきは同じである。 以上のように本発明により、ウエハ面内のドー
ピング元素分布、言い換えると抵抗値分布の不均
一性を増すことなく、酸素濃度を大幅に低減する
ことができる。
導体あるいは無機化合物などの単結晶の製造方法
およびその装置に関する。 〔従来の技術〕 引上げ法はチヨクラルスキー法とも言われ、大
径の単結晶インゴツトが得やすいなどの利点があ
るためSiやGaAsなどの単結晶の製造に実用され
ている。しかしながら、酸素不純物濃度が高いこ
と、ストリエーシヨンと呼ばれる縞状の欠陥（成
長縞）が発生するなどの欠点があつた。 これらの欠点を解決するため、例えば特公昭58
−50953では、ルツボ中の溶融Siに静磁場を印加
し、該溶融Siの流動を抑制することが提案されて
いる。Si中の酸素の固液平衡分配係数は1.25と１
より大きいので、引上げ中の単結晶と接するSi融
液の酸素濃度は、第２図に示すように母液相の濃
度より低くなる。従つて、溶融Siの流動を抑制す
ることにより、母液相から、固／液界面に運ばれ
る酸素の量を減らせば、単結晶中の酸素濃度が減
少する。さらに、溶融Siの流動を抑制するとルツ
ボに使用するSiO2から溶融Siへの酸素の溶出も
減少する。以上、２つの効果により単結晶インゴ
ツト中の酸素濃度が減少すると考えられている。 一方、特開昭59−131597においては、GaAs単
結晶をチヨクラルスキー法で製造する際、静磁場
を印加することにより成長縞の無い高品質の結晶
を得ている。 さらに、特開昭55−10405ではSi融液に回転磁
界を与え、該Si融液を回転することが提案されて
いる。 Japanese Journal of Appied Physics、vol
19（1980）p.p.L−33〜36に発表された実験結果に
よると、単結晶インゴツトを、上記Si融液の回転
と同一方向に回転すると酸素濃度は減少し、さら
にルツボをもSi融液の回転と同一方向に回転する
と一層酸素濃度が減少する。単結晶インゴツトと
ルツボの回転方向と同一方向にSi融液を回転させ
ると、Si融液が、単結晶インゴツトとルツボに対
し、相対的に静止していることになるため、静磁
場印加法と同様の効果が得られるものと考えられ
る。 さて、チヨクラルスキー法においては、単結晶
インゴツトを回転しながら引上げる。この目的の
１つは、該インゴツト水平面内のドーピング元素
濃度を均一にすることである。第２図に示すよう
に、ＰやＢなどのドーピング元素は固液分配係数
が１より小さいため、酸素とは逆に固／液界面の
濃度が母液相濃度より高くなる。このＰやＢの
固／液界面濃度は、凝固に伴う排出速度と母液相
への拡散速度のかねあいで決まる。 結晶を回転しない場合には、第３図に示すよう
な熱対流１０が発生し、この洗浄効果により拡散
が促進され、結晶側面近くは中心部に比べてＰや
Ｂの界面の濃度が低くなる。単結晶インゴツトを
回転すると第４図に示すように結晶中心部にSi融
液の上昇流（強制対流１１）を生じ中心部でのＰ
やＢの濃度を端部のそれと同程度にする効果があ
る。それ故、結晶回転による強制対流によりイン
ゴツト水平面内のドーピング元素濃度が均一化す
る効果がある。 SiやGaAs融液に静磁場を印加すると熱対流１
１のみでなく、上記のように有用な働きをする強
制対流をも抑制する。また、回転磁場によりSi融
液をSi融液と同方向に回転させる場合も第４図に
示す強制対流は弱められる。この結果、静磁場や
回転磁場を印加すると、インゴツト面内のドーピ
ング元素濃度の分布が不均一性を増大するという
欠点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、単結晶面内のドーピング元素や不純
物元素などの不均一などの弊害をもたらすことな
く、またルツボ材のSiO2からSi融液中へ酸素が
溶出するのを低減することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、結晶回転による強制対流を減ず
ることなく、熱対流のみを防止する方法につき
種々検討した結果、本発明を知見するに至つた。 本発明は、ルツボ内融液に下向きの進行磁場を
印加することにより該融液内の熱対流を防止し、
これによつてルツボ材の溶出を低減するものであ
つて、溶融物質から引上げ法にて単結晶を製造す
る方法において、収容容器内のルツボ側壁近傍の
溶融物質に下向きの進行磁場を印加しながら種結
晶を引上げることにより結晶成長を行うことを特
徴とする。 また本発明の装置は上記方法の実施のために専
ら用いる装置であつて、 (a) 加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶引
上げ用容器、 (b) 該容器の側壁の外周を取囲んで設けられ容器
内の溶融物質に下向きの進行磁場を印加する手
段、 を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置であ
る。 進行磁場を印加する手段は、溶融物質収納容器
の側壁を取囲む電磁石と、これに低周波交流電流
を供給する装置とから成る。 〔作用〕 電導性の液体に進行磁場を印加すると、誘起電
流と磁場との相互作用により該液体に流動の駆動
力を与えることができ、この原理は、流体輸送用
の電磁ポンプなどに用いられている。この際、電
流が誘起される範囲すなわち、浸透深さδは次式
で表わされる。 δ＝（１／πfμσ）1/2 ……(1) ここに、μ：透磁率 σ：電導率 である。 上記進行磁場の振動数ｆが増大するにつれて浸
透深さδは減少する。 従つて、目的に応じて適切な振動数を選択する
ことにより浸透深さδ、言い換えると流動の駆動
力の及ぶ範囲を変えることができる。 第１図は本発明の装置の構成を示したものであ
り、ルツボ３の側壁を取囲むように、チエンバ外
壁２の外側に進行磁場発生用の電磁石１を設置す
る。この電磁石１は立設円筒形として、ルツボ内
Si融液４に軸対称の進行磁場を与える。 ルツボ３内のSi融液は、ヒータ６によりルツボ
３を介して熱せられているために、ルツボ側壁近
傍のSi融液の温度が内部より高くなり、この温度
差による浮力により第３図、第４図に示す熱対流
１０が発生する。本発明は進行磁場により、ルツ
ボ側壁近傍のSi融液に、上記浮力に抗する下向き
の力を与えることにより熱対流１０を抑止する。 〔実施例〕 次に本発明の実施例につき詳しく説明する。 実施例 １ 第１図に示す装置を用いてSi単結晶の引上げを
行つた。この装置はルツボ３内にSi融液４を収納
し、この融液から単結晶５を引上げる。ルツボ３
の外周にヒータ６、その外周に熱シールド７を備
え、これらはチエンバ外壁２で被覆されている。
このチエンバ外壁２の外周に、ルツボ３の側壁の
周囲を取囲むように電磁石１が設けられる。電磁
石１には図示しない低周波発振装置から進行磁場
を発生する交流電流が供給される。 本発明の実施例においては、ルツボ内融液に、
ルツボ側壁部で磁場強度100ガウス、周波数100Hz
の下向きの進行磁場を印加した。また、比較例に
おいては、同装置を用い、磁場印加をせずに引上
げを行つた。実施例、比較例共に、結晶およびル
ツボの回転数はそれぞれ20rpmおよび10rpm逆向
きとした。 単結晶インゴツトの頭部付近から切り出して製
造したSiウエハにつき、実施例と比較例の特性比
較を行つた。その結果を第１表に示す。 実施例は、比較例に比べ酸素濃度が約１／４に
減少した。これは、熱対流の抑制により、ルツボ
材のシリカからの酸素の溶出が減少した効果と考
えられる。一方、実施例と比較例でウエハ面内の
抵抗値ばらつきは同じである。 以上のように本発明により、ウエハ面内のドー
ピング元素分布、言い換えると抵抗値分布の不均
一性を増すことなく、酸素濃度を大幅に低減する
ことができる。
本発明により、パワートランジスタ用などに必
要な低酸素濃度のシリコンウエハを引上げ結晶を
用いて製造することができる。また、本発明法に
よる引上げSi結晶は結晶面内の抵抗値のばらつき
が少なく、酸素濃度を制御した高集積回路用ウエ
ハの製造にも使用することができる。 本発明はSi以外の結晶の引上げにも適用するこ
とができる。例えば、GaAsの引上げに適用する
ことによりルツボ材であるシリカやPBN（パイロ
リテイツク窒化ほう素）の溶出を抑制することが
可能である。
要な低酸素濃度のシリコンウエハを引上げ結晶を
用いて製造することができる。また、本発明法に
よる引上げSi結晶は結晶面内の抵抗値のばらつき
が少なく、酸素濃度を制御した高集積回路用ウエ
ハの製造にも使用することができる。 本発明はSi以外の結晶の引上げにも適用するこ
とができる。例えば、GaAsの引上げに適用する
ことによりルツボ材であるシリカやPBN（パイロ
リテイツク窒化ほう素）の溶出を抑制することが
可能である。
第１図は本発明の構成を示す模式断面図、第２
図は固／液界面近くの不純物元素濃度分布を示す
模式図、第３図は結晶を回転しない場合の融液流
動を示す模式図、第４図は結晶を回転する場合の
融液流動を示す模式図、第５図は磁場強さと酸素
濃度の関係を示すグラフである。 １……電磁石、２……チエンバ外壁、３……ル
ツボ、４……融液、５……引上げ単結晶、６……
ヒータ、７……熱シールド、１０……熱対流、１
１……強制対流。
図は固／液界面近くの不純物元素濃度分布を示す
模式図、第３図は結晶を回転しない場合の融液流
動を示す模式図、第４図は結晶を回転する場合の
融液流動を示す模式図、第５図は磁場強さと酸素
濃度の関係を示すグラフである。 １……電磁石、２……チエンバ外壁、３……ル
ツボ、４……融液、５……引上げ単結晶、６……
ヒータ、７……熱シールド、１０……熱対流、１
１……強制対流。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶融物質から引上げ法にて単結晶を製造する
方法において、収容容器内のルツボ側壁近傍の溶
融物質に下向きの進行磁場を印加しながら種結晶
を引上げることにより結晶成長を行うことを特徴
とする単結晶の製造方法。 ２ 加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶引
上げ用容器と、該容器の側壁の外周を取囲む複数
組のコイルを有する電磁石と、該電磁石のコイル
に各々位相の異なる交流電源を供給する装置とを
設けたことを特徴とする単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17394085A JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17394085A JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236097A JPS6236097A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0351673B2 true JPH0351673B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=15969882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17394085A Granted JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236097A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0362567B1 (en) * | 1988-09-07 | 1992-12-09 | Ishida Scales Mfg. Co., Ltd. | Waterproof automatic weighing apparatus |
| JPH02292428A (ja) * | 1989-04-30 | 1990-12-03 | Kudan Kenchiku Kenkyusho:Kk | 現場打設コンクリート充填型ｐｃ梁 |
| JP2013056812A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Sharp Corp | 多結晶シリコンインゴットの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036392A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-25 | Toshiba Corp | 単結晶引上装置 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17394085A patent/JPS6236097A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6236097A (ja) | 1987-02-17 |
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